DE4434789A1 - GPS (Global positioning system)-supported safety system for roads - Google Patents

GPS (Global positioning system)-supported safety system for roads

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DE4434789A1
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Abstract

Each of the vehicles (1, 2) involved determines it s own position by a satellite-supported nagivation system and this position information is exchanged by radio communication. The mutual distance separating the vehicles is obtained by a calculator or processor, along with the instantaneous movement vector. If there is danger of collision, warning signals are produced and counter measures undertaken to prevent this occurring. Each vehicle is equipped with transmitter/receiver (3, 4) and antennas.

Description

1.1 Problemstellung - Stand der Technik1.1 Problem - state of the art

Zur Vermeidung von Kollisionen auf Verkehrswegen, die von mehreren Fahrzeugen gleichzeitig genutzt werden, wird ein Sicherheitssystem beschrieben, welches es ermöglicht, potentielle Gefahrensituationen automatisch zu erkennen und entsprechende Gegenmaßnahmen einzuleiten. Wesentliche Anwendungsgebiete hierfür sind der Eisenbahnverkehr auf eingleisigen Strecken sowie der Kfz-Verkehr, insbesondere auf Autobahnen mit dem Ziel der Vermeidung von Auffahrunfällen.To avoid collisions on traffic routes by multiple vehicles are used simultaneously, a security system is described, which it enables potential danger situations to be recognized automatically and take appropriate countermeasures. Major areas of application for this are rail traffic on single-track routes and motor vehicle traffic, especially on motorways with the aim of avoiding rear-end collisions.

In beiden Anwendungsgebieten sind die derzeit angewandten Sicherheitsmaßnahmen entweder mit hohen Installationskosten der Systeme verbunden oder technisch noch nicht hinreichend ausgereift:The security measures currently used are in both application areas either associated with high installation costs of the systems or technically still not sufficiently mature:

Im Bereich des Schienenverkehrs werden zur Sicherung eingleisiger Strecken entweder festinstallierte Sicherungs- und Zugbeeinflussungssysteme verwendet oder es kommen Sicherungsverfahren zum Einsatz, die auf die Mitwirkung von Bedienungspersonal angewiesen sind (Zugbahnfunk oder Meldesysteme).In the field of rail transport, to secure single-track routes either fixed security and train control systems are used or security procedures are used which are based on the participation of Operating personnel are instructed (train path radio or signaling systems).

Im Bereich des Straßenverkehrs wurden verschiedene Systeme erprobt, deren Funktion auf einer gegenseitigen Abstandsmessung der Fahrzeuge durch Radar oder optische Systeme beruht. Infolge der sehr stark variierenden Einsatzbedin­ gungen und der vielfältigen Umgebungseinflüsse sind solche Systeme bisher noch nicht zu einem praxisreifen Entwicklungsstand gebracht worden.Various systems have been tested in the area of road traffic Function on a mutual distance measurement of the vehicles by radar or optical systems. As a result of the very widely varying conditions of use Such systems have hitherto existed and the diverse environmental influences has not yet been brought to a practical stage of development.

Die hier beschriebene Erfindung nutzt eine Kombination neuer Technologien, um ein einfaches und kostengünstiges Sicherheitssystem zu realisieren.The invention described here uses a combination of new technologies to create one simple and inexpensive security system.

Dabei liegt der Gedanke zugrunde, daß es heute sehr leicht möglich ist, mittels eines Satelliten-Ortungssystems (zum Beispiel GPS ≡ Global Positioning System) die Position eines Objektes mit einer Genauigkeit von <50 m festzustellen. Bei Fahrzeu­ gen, die sich auf definierten Verkehrwegen bewegen, also entweder auf Schienen­ strecken oder Fernstraßen und Autobahnen, ist es möglich, die relative Position von solchen Fahrzeugen, die sich in einem definierten gegenseitigen Abstand von weniger als einigen Kilometern befinden, mit einer noch höherer Genauigkeit von typischer­ weise einigen Metern festzustellen. Hierzu muß jedes der beteiligten Fahrzeuge mit einem GPS-Empfänger ausgerüstet sein sowie mit einer Einrichtung zum gegenseiti­ gen Austausch der Positionsdaten. In jedem Fahrzeug wird in einem Bordcomputer überprüft, ob sich ein anderes Fahrzeug innerhalb eines bestimmten Sicherheitsberei­ ches befindet und ob dessen momentaner Abstand, Bewegungsvektor oder die Ände­ rungsrate beider Parameter zu einer gefährlichen Situation führen könnten.The underlying idea is that today it is very easy to use a Satellite positioning system (for example GPS ≡ Global Positioning System) Determine the position of an object with an accuracy of <50 m. For vehicles  conditions that move along defined traffic routes, i.e. either on rails stretch or highways and highways, it is possible to determine the relative position of such vehicles that are at a defined mutual distance of less than a few kilometers, with an even higher accuracy of typical ascertain a few meters. To do this, each of the vehicles involved must be with be equipped with a GPS receiver and with a mutual device exchange of position data. In every vehicle there is an on-board computer checks whether another vehicle is within a certain security area ches and whether its current distance, motion vector or the changes rate of both parameters could lead to a dangerous situation.

Im Gefahrenfall wird entweder ein Warnsignal gegeben oder es werden aktive Maßnahmen zur Vermeidung der Gefahrensituation in die Wege geleitet. In the event of danger, either a warning signal is given or active measures are taken initiated to avoid the dangerous situation.  

1.2 Gegenstand der Erfindung1.2 Object of the invention

Die Erfindung ist gekennzeichnet durch eine neuartige Kombination eines satelliten­ gestützten Ortungssystems (z. B. GPS-System) mit einem Funk-Kommunikations­ system. Ziel ist die Vermeidung von Kollisionen auf einspurig genutzten Verkehrswe­ gen.The invention is characterized by a novel combination of a satellite supported positioning system (e.g. GPS system) with a radio communication system. The aim is to avoid collisions on single-lane traffic gene.

Als charakteristische, primäre Anwendungen werden im folgenden beschrieben:
Einsatz auf einspurig befahrenen Eisenbahnstrecken;
Einsatz zur Vermeidung von Auffahrunfällen auf Autobahnen.The following are described as characteristic, primary applications:
Use on single-track railway lines;
Use to avoid rear-end collisions on motorways.

1.2.1 Einspurig befahrene Eisenbahnstrecken1.2.1 Single-track railway lines

Die Funktionsweise wird anhand der Fig. 1 erklärt:The mode of operation is explained with reference to FIG. 1:

Die Triebfahrzeuge 1 und 2 sind jeweils mit einem Empfänger 3 beziehungsweise 6 für das satellitengestützte Navigationssystem GPS ausgestattet. Die von den Satelliten 8, 9, 10 übermittelten Positionsdaten werden dekodiert und in bestimmten Zeitinterval­ len über eine Funkstrecke 7 ausgetauscht. Triebfahrzeug 1 und 2 ist dazu jeweils mit einem kombinierten Sende-/Empfangsgerät 4 beziehungsweise 5 ausgerüstet. Die Funkverbindung kann auch unter Einbeziehung eines ortsfest installierten Sender 11 über die Funkstrecke 12 geschehen. In Fahrzeug 1 und 2 werden die empfangenen Positionsdaten des jeweils anderen Fahrzeugs mit der eigenen Position verglichen und es wird der Betrag des Abstandsvektors der Fahrzeuge 1 und 2 errechnet. Wenn diese Größe, welche etwa der Luftlinien-Entfernung beider Fahrzeuge entspricht, erstens kontinuierlich abnimmt und dabei zweitens einen bestimmten minimalen Sicherheitswert erreicht, wird entweder ein Signal auf dem Führerstand ausgelöst oder es werden automatische Gegenmaßnahmen eingeleitet. Diese können beispielsweise in einer Zwangsbremsung der Fahrzeuge bestehen.The locomotives 1 and 2 are each equipped with a receiver 3 and 6 for the satellite-based navigation system GPS. The position data transmitted by the satellites 8 , 9 , 10 are decoded and exchanged over a radio link 7 in certain time intervals. For this purpose, locomotive 1 and 2 are each equipped with a combined transceiver 4 and 5 , respectively. The radio connection can also take place with the inclusion of a stationary transmitter 11 via the radio link 12 . In vehicles 1 and 2 , the received position data of the other vehicle are compared with their own position and the amount of the distance vector of vehicles 1 and 2 is calculated. If this variable, which corresponds approximately to the air line distance of both vehicles, firstly decreases continuously and secondly reaches a certain minimum safety value, either a signal is triggered on the driver's cab or automatic countermeasures are initiated. These can consist, for example, of emergency braking of the vehicles.

Durch die Überwachung der Geschwindigkeit und Änderungstendenz des Abstandes (kontinuierliche Abnahme des Abstandes als Kriterium für Alarmsignal) wird vermie­ den, daß das Sicherheitssystem bei parallel fahrenden Triebfahrzeugen - etwa bei Schiebebetrieb oder bei Doppeltraktion - anspricht. Das System muß folglich in sol­ chen besonderen Betriebsarten nicht deaktiviert werden (was ein prinzipielles Sicher­ heitsproblem darstellen würde). By monitoring the speed and the tendency of the distance to change (continuous decrease in the distance as a criterion for the alarm signal) is avoided the fact that the safety system for parallel traction vehicles - for example Push operation or with double traction - responds. The system must therefore be in sol special operating modes can not be deactivated (which is a basic security would pose a problem).  

Natürlich ist das Sicherheitssystem nicht auf 2 Fahrzeuge beschränkt, sondern ist ebenso für mehrere Fahrzeuge einsetzbar, die sich zu gleicher Zeit innerhalb eines bestimmten Gebietes aufhalten. Dies wird durch eine geeignete Kodierung der ausge­ sandten und empfangenen Funksignale möglich (siehe 2.1.3).Of course, the security system is not limited to 2 vehicles, but is can also be used for several vehicles that are within one at the same time certain area. This is indicated by a suitable coding of the radio signals can be sent and received (see 2.1.3).

Ein Flußdiagramm des Gesamtsystems eines Fahrzeugs ist in Fig. 3 gezeigt.A flow diagram of the overall system of a vehicle is shown in FIG. 3.

Das System generiert bei allen in einer potentiellen Kollisionssituation befindlichen und entsprechend ausgerüsteten Fahrzeugen ein Warnsignal. Es ist daher prinzipiell redundant.The system generates all those in a potential collision situation and appropriately equipped vehicles a warning signal. It is therefore fundamental redundant.

Das System erfordert außerdem keine externe Unterstützung, Infrastruktur oder Energieversorgung. Aufgrund der Preissituation entsprechender Komponenten ist es sehr kostengünstig zu realisieren.The system also requires no external support, infrastructure or Power supply. Due to the price situation of corresponding components, it is very inexpensive to implement.

1.2.1.1. Realisierung der Funkübertragung1.2.1.1. Realization of radio transmission

Bei der Funkverbindung muß grundsätzlich eine ständige Kommunikation zwischen jedem Paar der am jeweiligen Netz beteiligten Fahrzeuge möglich sein. Wenn die Zahl der beteiligten Fahrzeuge begrenzt und bekannt ist, - wie beispielsweise bei Triebfahr­ zeugen einer bestimmten Bahnverwaltung - geschieht dies in einfacher Weise durch eine Zeit-multiplexe Funkverbindung.With the radio connection, constant communication between any pair of vehicles participating in the respective network. If the number of the vehicles involved is limited and known - such as in the case of driving testify to a certain railway administration - this is done in a simple manner a time-multiplexed radio connection.

Die Funktionsweise wird anhand von Fig. 2 beschrieben:The mode of operation is described with reference to FIG. 2:

Bei einer Anzahl n beteiligter Fahrzeuge wird dabei ein definierter Zeitraum Δt von etwa 5 Sekunden in n Segmente unterteilt. Der Beginn eines Zeitinkrementes Δt wird über das von allen Teilnehmern empfangene GPS-Signal synchronisiert (z. B. bei jeder modulo 5 teilbaren Sekundenzeit). Jedes teilnehmende Fahrzeug ist während eines bestimmten Segmentes δt = Δt/n als Sender aktiv; die restliche Zeit von (n-1)*δt ist es auf derselben Frequenz auf Empfang geschaltet. Bei einer Fahrgeschwindigkeit von 80 km/h würde ein solcher Zyklus Δt der Datenabfrage einer Fahrstrecke von 22 m entsprechen; auf einer Fahrstrecke von 1 km ergibt das 50 Positionsabfragen, was für eine rechtzeitige Erkennung einer Gefahrensituation ausreichend erscheint. Natürlich kann die Länge des Zeitintervalles At den jeweiligen Betriebsverhältnissen angepaßt werden. With a number n of vehicles involved, a defined time period Δt of divided into n segments for about 5 seconds. The beginning of a time increment is Δt synchronized via the GPS signal received by all participants (e.g. at each modulo 5 divisible seconds). Every participating vehicle is during of a certain segment δt = Δt / n active as transmitter; the remaining time of (n-1) * δt it is switched to reception on the same frequency. At a driving speed Such a cycle .DELTA.t of the data query of a travel distance of 22 m correspond; over a distance of 1 km, this results in 50 position queries, which for timely detection of a dangerous situation seems sufficient. Naturally the length of the time interval At can be adapted to the respective operating conditions will.  

Als zusätzliche Sicherheitsmaßnahme dient eine Überwachung der von anderen Teilnehmerfahrzeugen empfangenen Feldstärke des Funksignals 7. Wenn diese über einen bestimmten Pegel ansteigt, wird ein zusätzliches Warnsignal akti­ viert.Monitoring of the field strength of the radio signal 7 received by other subscriber vehicles serves as an additional security measure. If this rises above a certain level, an additional warning signal is activated.

1.2.1.2 Diskussion von Sonderfällen1.2.1.2 Discussion of special cases

Da in den Triebfahrzeugen stets die eigenen absoluten Positionswerte bekannt sind, kann auch ein Begegnungsverkehr in Bahnhöfen oder an Ausweichstellen automatisch und ohne Behinderung zugelassen werden, indem an solchen - räumlich genau be­ kannten - Stellen die Warnfunktion ausgeschaltet oder auf eine "Systemkontrolle" reduziert wird. Systemkontrolle bedeutet, daß zwar die Warnfunktion ausgeführt wird, nicht jedoch eine Schnellbremsung eingeleitet wird.Since the locomotives always know their own absolute position values, can also encounter traffic in train stations or at alternative points automatically and be admitted without a disability by being - spatially precise knew - set the warning function off or on a "system control" is reduced. System control means that although the warning function is executed, however, rapid braking is not initiated.

Bei einer Unterbrechung des Funkkontaktes zum GPS-System erfolgt eine entspre­ chende Warnung; die Software ist so ausgelegt, daß der momentane Bewegungs­ vektor konstant weiter extrapoliert wird, bis der Funkkontakt wieder aufgenommen wird. Bei dem jetzigen Stand der Technik ist davon auszugehen, daß dieser Fall nur in Tunneln und bei kurzen "Abschabungen" eine Rolle spielt, so daß die Systemfunktion nicht beeinträchtigt wird.If there is an interruption in the radio contact to the GPS system, there is a corresponding warning; the software is designed so that the momentary movement vector is continuously extrapolated until radio contact is resumed becomes. With the current state of the art it can be assumed that this case only in Tunneling and short "scraping" plays a role, so that the system function is not affected.

1.2.1.3 Systemerweiterungen1.2.1.3 System extensions 1.2.1.3.1 Sicherung temporärer Gefahrenstellen wie z. B. beweglicher Baustellen1.2.1.3.1 Securing temporary danger spots such as B. mobile construction sites

Hier kann mittels eines tragbaren Gerätes, welches völlig analog dem Fahrzeug- installierten Gerät arbeitet, ein Warnsignal sowohl auf dem Fahrzeug als auch an der Baustelle erzeugt werden. Durch einen Zusatz im Kodierungswort des an der Bau­ stelle aufgestellten Gerätes kann in einem solchen Fall verhindert werden, daß eine Zwangsbremsung bis zum Stillstand erfolgt. Es kann vielmehr nach Abbremsen auf eine bestimmte Mindestgeschwindigkeit eine Weiterfahrt erlaubt sein. Diese Funktion erfordert allerdings die Übertragung der Geschwindigkeitsinformation auf das fahr­ zeugfeste Gerät. Als weitere Sicherheitsmaßnahme kann die Unterdrückung der automatischen Zwangsbremsung von der Quittierung des Warnsignals am baustellen­ festen Gerät abhängig gemacht werden: Wenn eine solche Quittierung durch das Sicherheitspersonal an der Baustelle nicht erfolgt, würde bei Unterschreiten des Sicherheitsabstandes eine Zwangsbremsung bis zum Stillstand ausgelöst.Here, using a portable device that is completely analogous to the vehicle installed device works, a warning signal both on the vehicle and on the Construction site are generated. Through an addition in the coding word of the at construction In such a case, the device installed can be prevented from causing a Accelerated braking to a standstill. Rather, it can slow down after a certain minimum speed may be allowed to continue. this function however, the speed information must be transferred to the vehicle sturdy device. As a further security measure, the suppression of the automatic emergency braking from the acknowledgment of the warning signal at the construction site dependent device: If such an acknowledgment by the  Security personnel at the construction site would not take place, would fall below the Safety distance triggered an emergency stop to a standstill.

1.2.1.3.2 Sicherung von Bahnübergängen1.2.1.3.2 Securing level crossings

In ähnlicher Weise ist eine Funktionsüberwachung von gesicherten Bahnübergängen möglich, ohne daß spezielle visuelle Rückmeldesignale am Bahnkörper erforderlich sind: die Funktion der Sicherheitseinrichtungen kann als entsprechend kodiertes Signal über ein am Übergang installiertes Standard-Modul dem sich nähernden Fahrzeug übermittelt werden. Damit kann eine Fehlfunktion der Sicherheitssysteme (Schranken, Blinklichter) am Bahnübergang eine Zwangsbremsung auslösen. Ebenso kann mittels geeigneter Sensoren wie beispielsweise Lichtschranken sichergestellt werden, daß ein durch ein defektes Straßenfahrzeug blockierter Übergang zu einem Nothalt der Schienenfahrzeuge führt.Function monitoring of secured level crossings is similar possible without the need for special visual feedback signals on the web body are: the function of the safety devices can be coded accordingly Signal via an approaching standard module installed at the transition Vehicle are transmitted. This can result in a malfunction of the security systems (Barriers, flashing lights) trigger emergency braking at the level crossing. As well can be ensured by means of suitable sensors such as light barriers become that a transition blocked by a broken road vehicle to a Emergency stop of the rail vehicles leads.

1.2.1.3.3 Weiträumige Streckenüberwachung1.2.1.3.3 Long-range route monitoring

Wenn die Funksignale der Triebfahrzeuge an einem oder mehreren Punkten von Feststationen empfangen und einer Auswerte-Einheit zugeführt werden, kann die momentane Position sämtlicher Fahrzeuge zentral überwacht und auf einem entspre­ chenden Lageplot (z. B. Monitor eines PC) dargestellt werden. Damit ist nicht nur eine zusätzliche Sicherheitskontrolle möglich, sondern es kann auch der reguläre Betriebsablauf kontinuierlich überwacht werden.If the radio signals of the locomotives at one or more points of Fixed stations can be received and fed to an evaluation unit The current position of all vehicles is monitored centrally and on one appropriate location plot (e.g. monitor of a PC). That is not all an additional security check is possible, but it can also be the regular Operating processes are continuously monitored.

1.2.2 Vermeidung von Auffahrunfällen1.2.2 Avoiding rear-end collisions

Das gleiche System ist dazu geeignet, Kollisionen auf Straßen zu vermeiden, die von den Fahrzeugen in der gleichen Richtung befahren werden, wie es beispielsweise auf Autobahnen der Fall ist. Eine Erweiterung für Anwendung bei in beiden Richtungen befahrenen Straßen ist möglich und wird in Absatz 2.2.1 beschrieben. The same system is designed to avoid collisions on roads caused by vehicles are driven in the same direction as, for example, up Motorways is the case. An extension for use in both directions Driving on roads is possible and is described in paragraph 2.2.1.  

Das Sicherungssystem für Straßenfahrzeuge wird prinzipiell in derselben Weise ausgeführt, wie es bei der Anwendung für Schienenfahrzeuge beschrieben wurde:The security system for road vehicles is basically the same carried out as described for the application for rail vehicles:

Jedes Fahrzeug erkennt aufgrund des Satelliten-Navigationssystems seine Position und kommuniziert mit anderen Fahrzeugen innerhalb einer gewissen Umgebung. Ein Bordrechner erkennt aufgrund bestimmter Vorgaben, ob eine kri­ tische Gefahrensituation vorliegt. Ein Stau wird beispielsweise daran erkannt, daß sich der Abstand zu mehreren anderen Fahrzeugen mit derselben Ände­ rungsrate vermindert.Each vehicle recognizes its due to the satellite navigation system Position and communicates with other vehicles within a certain Surroundings. An on-board computer recognizes on the basis of certain specifications whether a kri there is a dangerous situation. A jam is recognized, for example, by that the distance to several other vehicles changes with the same rate decreased.

Bei Erkennung einer solchen Gefahrensituation wird dem Fahrer ein Warnhin­ weis gegeben; soweit es zulässig ist, kann auch ein direkter Eingriff in die Fahr­ zeugsteuerung - z. B. Auslösung eines Bremsmanövers - erfolgen.When such a dangerous situation is recognized, the driver is warned given wise; as far as it is permissible, a direct intervention in the driving can tool control - e.g. B. Triggering a braking maneuver.

Im Gegensatz zu der Anwendung bei Schienenfahrzeugen ist die Anzahl der mög­ lichen beteiligten Fahrzeuge erheblich größer. Das Funk-Kommunikationssystem ist daher so auszulegen, daß trotzdem ein zuverlässiger Datenaustausch gewährleistet ist:In contrast to the application in rail vehicles, the number of possible involved vehicles significantly larger. The radio communication system is therefore to be interpreted in such a way that a reliable data exchange is guaranteed is:

Die Auswahl unter der sehr hohen Anzahl möglicher beteiligter Fahrzeuge wird im einfachsten Fall durch die Reichweite der Fahrzeug-Fahrzeug-Funkverbindung gegeben. Innerhalb der Fahrzeuggruppe, die im Bereich einer einwandfreien Funk­ verbindung liegt, wird durch eine rechnergesteuerte Synchronisation der Datenüber­ mittlung sichergestellt, daß Sende- und Empfangsintervalle der Kommunikations­ systeme der beteiligten Fahrzeuge so abgestimmt sind, daß eine sichere Daten­ übermittlung gewährleistet ist. Diese Synchronisation wird kontinuierlich der momen­ tanen Verkehrssituation angepaßt. Solche Änderungen der Verkehrssituation entste­ hen beispielsweise dadurch, daß durch Überholvorgänge ständig Fahrzeuge in den Sicherheitsbereich eines Fahrzeuges eintreten oder diesen verlassen.The selection from the very high number of possible vehicles involved is in the The simplest case is the range of the vehicle-to-vehicle radio connection given. Within the vehicle group operating in the area of proper radio connection lies through a computer-controlled synchronization of the data averaging ensures that the sending and receiving intervals of the communication systems of the vehicles involved are coordinated so that secure data transmission is guaranteed. This synchronization is continuously the moment adapted to the traffic situation. Such changes in the traffic situation arise hen, for example, that vehicles in the overtaking Enter or leave the safety area of a vehicle.

1.2.2.1 Diskussion von Sonderfällen1.2.2.1 Discussion of special cases 1.2.2.1.1 Überholvorgänge und Spurwechsel1.2.2.1.1 Overtaking and lane changes

Im Gegensatz zu Schienenfahrzeugen muß im Straßenverkehr mit überholenden Fahrzeugen und mit Situationen, an denen spurwechselnde Fahrzeuge beteiligt sind, gerechnet werden. Da jedoch der Bordrechner nicht nur die Position und Geschwin­ digkeit eines Fahrzeugs, sondern auch seinen momentanen Bewegungsvektor kennt, können solche Situationen jederzeit analysiert und auf eventuelle Gefährlichkeit über­ prüft werden.In contrast to rail vehicles, road traffic has to be done with overtaking Vehicles and with situations in which lane-changing vehicles are involved, be counted. However, since the on-board computer not only the position and speed vehicle, but also its current motion vector,  can analyze such situations at any time and refer to possible dangerousness be checked.

1.2.2.1.2 Gegenverkehr1.2.2.1.2 Oncoming traffic

Aus der Kenntnis des momentanen Bewegungsvektors aller beteiligten Fahrzeuge kann auch auf Straßen, welche in beiden Richtungen befahren werden, eine mögliche Gefährdung aufgrund des Begegnungsverkehrs - z. B. bei Überholvorgängen - erkannt und in die Überwachung einbezogen werden. Speziell auf Autobahnen ist es damit auch möglich, Fahrzeuge, die eine Fahrspur irrtümlich in Gegenrichtung befahren ("Geisterfahrer") von Fahrzeugen des Gegenverkehrs getrennt zu identifizieren und entsprechende Gegenmaßnahmen zu ergreifen.From knowledge of the current motion vector of all vehicles involved can also be a possible on roads that are driven in both directions Threats from oncoming traffic - e.g. B. in overtaking - recognized and be included in the monitoring. It is especially so on highways it is also possible to use vehicles that mistakenly drive in one lane in the opposite direction ("Ghost driver") separately from oncoming traffic vehicles and take appropriate countermeasures.

1.2.2.2 Systemerweiterungen1.2.2.2 System extensions

Durch Verwendung einer ortsfest installierten oder transportablen Version des Siche­ rungssystems ist es möglich, vor besonderen Gefahrenstellen - wie etwa Baustellen - zu warnen. Diese transportable Version besteht ebenso wie die im Fahrzeug instal­ lierte Version aus einem Empfänger für Satellitenkommunikation und einem Sende- Empfänger zur Kommunikation mit Fahrzeugen. Die Energieversorgung erfolgt durch Batterien, Akkus oder mittels einer solargespeisten Energiequelle. Durch geeignete Kodierung des jeweils von dem an einem solchen Gefahrenpunkt installierten Gerät gesendeten Signals ist es weiter möglich, Informationen wie Geschwindigkeitsbe­ grenzungen oder andere Sicherheitshinweise an die Fahrzeuge zu übermitteln. Mittels eines ortsfest installierten Warnsystems kann ein Befahren von Autobahnauffahrten in falscher Richtung detektiert werden und es kann ein Warnhinweis in dem betreffenden Fahrzeug, sowie bei allen anderen im Erfassungsbereich des Warnsystems befindli­ chen Fahrzeugen gegeben werden.By using a fixed or portable version of the Siche system, it is possible to use special danger spots such as construction sites to warn. This transportable version exists just like the instal in the vehicle version of a receiver for satellite communication and a transmission Receiver for communication with vehicles. The energy supply takes place through Batteries, rechargeable batteries or by means of a solar-powered energy source. By suitable Coding of the device installed at such a danger point transmitted signal, it is also possible to use information such as speed to transmit borders or other safety instructions to the vehicles. Means a permanently installed warning system can drive onto motorway entrances in wrong direction can be detected and there may be a warning in the concerned Vehicle, as well as with all others in the detection area of the warning system Chen vehicles are given.

Claims (9)

1. Die Erfindung umfaßt ein System zur gegenseitigen Positionsinformation von Fahrzeugen auf einspurig nutzbaren Verkehrswegen, dadurch gekennzeichnet, daß jedes der beteiligten Fahrzeuge seine eigene Ortsposition durch ein satelli­ tengestütztes Navigationssystem (zum Beispiel GPS-System) ermittelt und daß diese Positionsinformation über eine Funkstrecke oder ähnliche Kommunikations­ wege zwischen den Fahrzeugen ausgetauscht wird, daß in einem Fahrzeug-inte­ grierten Rechner der gegenseitige Abstand der Fahrzeuge sowie der momentane Bewegungsvektor berechnet werden und bei Gefahr einer Kollision entsprechende Warn- und Gegenmaßnahmen getroffen werden. Das System eignet sich insbesondere für die Verwendung bei Triebfahrzeugen und Zügen auf eingleisigen Schienenstrecken sowie bei Straßenfahrzeugen zur Vermeidung von Auffahr­ unfällen auf Autobahnen.
Ein weiteres Merkmal der Erfindung ist, daß aufgrund der ständig vorhandenen Kenntnis der Ortsposition Streckenabschnitte wie Ausweichstellen oder Bahnhöfe beziehungsweise Rastanlagen und Parkplätze bei Straßenfahrzeugen automatisch aus der Sicherheitsüberwachung ausgenommen werden beziehungs­ weise kann die Art der zu ergreifenden Maßnahmen an solchen Stellen entspre­ chend geändert werden.
Ein weiteres Merkmal der Erfindung ist, daß ortsfest installierte Einheiten oder transportable Einheiten, welche mir einer eigenen Energieversorgung ausgerüstet sind, zur Sicherung von besonderen Gefahrenstellen eingesetzt werden. Dies be­ zieht sich insbesondere auf die Sicherung von Baustellen und Bahnübergängen. Die Sicherungsfunktion wird dadurch realisiert, daß die ortsfesten oder transpor­ tablen Einheiten mit den Fahrzeug-installierten Systemen in der gleichen Weise Positions- und Informationsdaten austauschen wie die Fahrzeug-installierten Systeme untereinander. Hierbei sind durch geeignete Modulation des Funksignals weitere Funktionen möglich (beispielsweise Bestätigung des Warnsignals durch Sicherungspersonal einer Baustelle oder die Übermittlung von Zusatz­ informationen wie Geschwindigkeitsbeschränkungen bei Straßenfahrzeugen). 1. The invention comprises a system for mutual position information of vehicles on single-lane usable traffic routes, characterized in that each of the vehicles involved determines its own position by a satellite-based navigation system (for example GPS system) and that this position information via a radio link or the like Communication paths between the vehicles is exchanged that the mutual distance between the vehicles and the current motion vector are calculated in a vehicle-integrated computer and appropriate warning and countermeasures are taken in the event of a collision. The system is particularly suitable for use on locomotives and trains on single-track rail lines and on road vehicles to avoid rear-end collisions on motorways.
Another feature of the invention is that due to the constant knowledge of the local position, sections of the route such as alternative points or train stations or rest areas and parking spaces for road vehicles are automatically excluded from the safety monitoring or the type of measures to be taken at such points can be changed accordingly.
Another feature of the invention is that stationary units or portable units, which are equipped with their own energy supply, are used to secure special danger spots. This relates in particular to securing construction sites and level crossings. The security function is realized in that the stationary or transportable units exchange position and information data with the vehicle-installed systems in the same way as the vehicle-installed systems with one another. Additional functions are possible by suitable modulation of the radio signal (for example, confirmation of the warning signal by security personnel at a construction site or the transmission of additional information such as speed limits for road vehicles). 2. System nach 1, dadurch gekennzeichnet, daß es auf andere Fahrzeuge ange­ wendet wird, welche zeitweise einen gemeinsamen, nur in einer Richtung von ei­ nem Fahrzeug befahrbaren Verkehrsweg benutzen. Beispiele hierfür sind Schiffe in Kanälen, Eisenbahnfahrzeuge an einspurigen Baustellen, Motor- und Segel­ flugzeuge bei Benutzung von Start- und Landebahnen bzw. eines begrenzten Luftraumes mit einer bekannten Anzahl von Teilnehmern. Ein solcher Fall ist bei­ spielsweise gegeben, wenn Mitglieder einer Luftsport-Vereinigung einen gemein­ samen, vereinseigenen Flugplatz benutzen.2. System according to 1, characterized in that it is on other vehicles is used, which at times a common, only in one direction of egg Use a traffic route that is accessible to the vehicle. Examples of this are ships in canals, railway vehicles on single-track construction sites, motor and sails planes using runways or a limited one Airspace with a known number of participants. Such a case is with for example, if members of an air sports association have one thing in common use the same, own airfield. 3. Systeme nach 1, dadurch gekennzeichnet, daß es in Straßenfahrzeugen installiert ist, welche sich auf den Richtungsfahrbahnen einer Autobahn oder einer ähn­ lichen Straße in der gleichen Richtung bewegen. Der Austausch der Positions­ information erfolgt dabei jeweils innerhalb einer Gruppe von Fahrzeugen, die sich in einem definierten Abstand, der durch den erforderlichen Anhalteweg bestimmt wird, befinden. Die Zeitintervalle der Sende- und Empfangsperioden der Fahr­ zeuge einer solchen Gruppe werden dabei adaptiv rechnergesteuert so aufeinan­ der synchronisiert, daß eine optimale Kommunikation möglich ist. Die Reichweite der Funkverbindung wird so ausgelegt, daß der Gefahrenbereich etwa einer Strecke entspricht, innerhalb derer ein sicheres Anhalten der Fahrzeuge möglich ist.3. Systems according to 1, characterized in that it is installed in road vehicles which is on the directional lanes of a freeway or similar move in the same direction. The exchange of positions information is provided within a group of vehicles that are at a defined distance, which is determined by the required stopping distance will be. The time intervals of the transmission and reception periods of the driving Witnesses of such a group are adaptively computer-controlled which synchronizes that optimal communication is possible. The range the radio link is designed so that the danger zone is approximately one Corresponds to the route within which the vehicles can be stopped safely is. 4. Systeme nach 1 und 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Kommunikation zwi­ schen den Fahrzeugen unter Mitbenutzung von stationären Funkstationen und Kommunikationssystemen geschieht, wie sie beispielsweise für den Mobilfunk oder ähnliche Dienste eingerichtet sind.4. Systems according to 1 and 3, characterized in that the communication between vehicles using shared radio stations and Communication systems, such as those used for mobile communications or similar services are set up. 5. Systeme nach 1, 3 und 4, dadurch gekennzeichnet, daß durch mobile Über­ wachungsgeräte, die im wesentlichen den Fahrzeug-installierten Einheiten iden­ tisch sind, die Fahrzeuge vor Gefahrenpunkten wie Baustellen, Bahnübergängen oder Unfallstellen gewarnt werden. Ein weiteres Merkmal ist, daß die Kommuni­ kation entsprechender Systeme von Straßen- und Schienenfahrzeugen an Bahn­ übergängen oder ähnlichen, von Schienenfahrzeugen und Straßenfahrzeugen gemeinsam benutzten Verkehrsflächen in das System einbezogen wird. Außerdem werden an solchen Stellen durch geeignete Kodierung des Signals Zusatzinfor­ mationen wie etwa Geschwindigkeitsbegrenzungen an die Fahrzeuge übermittelt. 5. Systems according to 1, 3 and 4, characterized in that by mobile over security devices that are essentially identical to the vehicle-installed units the vehicles are in front of danger points such as construction sites, level crossings or accident sites are warned. Another feature is that the commun cation of appropriate systems for road and rail vehicles on trains crossings or the like, of rail vehicles and road vehicles shared traffic areas is included in the system. also are at such points by suitable coding of the signal additional information mations such as speed limits to the vehicles.   6. Systeme nach 1 und 3, dadurch gekennzeichnet, daß sie in Sonderfahrzeugen wie Rettungsfahrzeugen, Feuerwehrfahrzeugen oder Gefahrguttransportern installiert sind und durch eine zusätzliche Kodierung des emittierten Signals einen Warnhinweis an andere Verkehrsteilnehmer aussenden.6. Systems according to 1 and 3, characterized in that they are in special vehicles such as rescue vehicles, fire engines or dangerous goods transporters are installed and an additional coding of the emitted signal Send warning to other road users. 7. Systeme nach 1 und 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Bordrechner den jewei­ ligen Bewegungsvektor des Fahrzeugs berechnen und per Funk an die anderen, im Bereich der Reichweite des Kommunikationssystems befindlichen Fahrzeuge übermitteln. Aus der Analyse des eigenen Bewegungsvektors und des Bewe­ gungsvektors der anderen Fahrzeuge werden auch auf Straßen, die im Gegen­ verkehr befahren werden, Gefahrensituationen - beispielsweise bei Überhol­ vorgängen - erkannt und es werden eine Warnfunktion oder Gegenmaßnahmen eingeleitet.7. Systems according to 1 and 3, characterized in that the on-board computer each calculate the current motion vector of the vehicle and send it to the others by radio, vehicles in the range of the communication system to transfer. From the analysis of your own motion vector and the movement The other vectors of the other vehicles are also on roads that are opposite traffic, dangerous situations - for example, when overtaking operations - recognized and there will be a warning function or countermeasures initiated. 8. System nach 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, daß die Kommunikation zwischen den Teilnehmern mittels anderer Übertragungsmedien, beispielsweise durch opti­ sche Datenübertragung, erfolgt.8. System according to 1 to 7, characterized in that the communication between the participants using other transmission media, for example opti cal data transmission. 9. Systeme nach 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, daß die Kommunikation zwischen den beteiligten Fahrzeugen durch Mitverwendung bestehender Kommunikations­ systeme - wie beispielsweise Funktelefon oder ähnliche Kommunikationswege - erfolgt.9. Systems according to 1 to 7, characterized in that the communication between the vehicles involved by using existing communication systems - such as radio telephones or similar communication channels - he follows.
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